Lucrarea nr
Yüklə 99,15 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- INT 16h Servicii de tastatura
- INT 13 Servicii de disc
Lucrarea nr. 9Tehnici de acces la resursele hardware ale calculatorului
2.1 Structura unui sistem de calcul Un sistem de calcul este un ansamblu de resure hardware si software care permit executia eficienta a unor programe aplicative. Acest ansamblu este stratificat pe mai multe nivele ierarhice de abstractizare (vezi Tabelul 1). Pentru solutionarea unei anumite probleme, un utilizator poate accesa resursele sistemului la diferite nivele. Nivelele inferioare ofera o mai mare libertate si flexibilitate, insa sunt necesare cunostinte detaliate referitoare la constructia interna a calculatorului ; programarea pe nivelele inferioare este dificila, ineficienta si necesita experienta. Pe nivelele superioare detaliile constructive sunt ascunse, activitatea de programarea este mult mai eficienta, insa programul rezultat este mai lent si programatorul are posibilitati limitate de acces direct la resurse. Tabelul 1
Ierarhizarea facuta in tabelul 1 nu este unica, iar nivelele de abstractizare se intrepatrunde. O aplicatie complexa poate necesita acces la resursele sistemului la diferite nivele de abstractizare. In lucrarea de fata sunt prezentate diferite posibilitati de acces la resursele unui calculator compatibil IBM PC AT. Vor fi analizate cu precadere metodele spacifice nivelelor inferioare.
Un calculator –masina fizica - dispune de urmatoarele resurse accesibile utilizatorului : registre interne (de date, adrese sau cu functii speciale), indicatoare de conditie, locatii de memorie si porturi (registre) de intrare/iesire. O resursa speciala, se poate considera sistemul de intreruperi. Programatorul are acces la aceste resurse prin intermediul instructiunilor in cod masina. Orice calculator dispune de un limbaj cod masina unic ce permite transferul de informatii intre diferitele tipuri de resurse, controlul secventei de executie a programului si efectuarea unor operatii aritmetico-logice cu datele continute in resurse. Accesul la resurse se face prin diferite moduri de adresare (directa, indexata, bazata, etc.), insa datele sunt de obicei nestructurate (bit, octet, cuvint, dublucuvint). Pentru procesoarele care faciliteaza programarea multitasking pot sa existe mecanisme prin care se ingradeste accesul programelor utilizator la anumite resurse ale sistemului. La aceste procesoare (ex : I’486, Pentium) exista mai multe regimuri de lucru si un sistem de acordare a drepturilor de acces. Regimul protejat sau supervizor este utilizat de catre sistemul de operare pentru partajarea resurselor intre taskurile concurente. Programele utilizator au acces numai la resursele alocate de catre sistemul de operare. Accesul la interfetele de intrare/iesire se face printr-un set relativ redus de instructiuni de citire (IN) si scriere (OUT). Programatorul trebuie sa cunoasca modul de functionare a interfetei, adresa de baza si adresa relativa a registrelor interfetei. De asemenea trebuie sa cunoasca semnificatia bitilor continuti in registrele de comanda si stare. Orice modificare intervenita in structura interfetei presupune de obicei rescrierea rutinei de intrare/iesire. Accesul la locatiile de memorie este mult mai flexibil ; cele mai multe tipuri de instructiuni accepta ca operand o locatie de memorie . In cadrul arhitecturii Intel o locatie se adreseaza prin specificarea (implicita sau explicita) a unui registru segment si a unei adrese relative fata de inceputul segmentului. Functie de regimul de lucru, continutul registrului segment este interpretat ca adresa de inceput a segmentului (modul real) sau ca un descriptor din care se poate determina (pe baza unor tabele) adresa de inceput a segmentului. Adresarea se poate face la nivel de octet, cuvint (doi octeti) sau dublucuvint (patru octeti).
Majoritatea sistemelor de operare dispun de un set de rutine (drivere) prin care faciliteaza accesul utilizatorului la resursele calculatorului. Rolul acestor rutine este de a oferi o cale eficienta si uniforma (standardizata) de acces, prin care detaliile constructive ale resurselor sunt ascunse. Aceste rutine au o specificatie de interfata (parametri de intrare si iesire) care nu se modifica nici in cazul modificarii resurselor pe care le deservesc. De exemplu interfata de disc flexibil a cunoscut diverse modificari insa interfata rutinei de tratare a cererilor de transfer la unitatea de disc nu s-a schimbat. Astfel se asigura o platforma stabila pentru programatori, chiar si in prezenta unor modificari hardware. In cazul sistemului de operare MS-DOS accesul la driverele resurselor de sistem se realizeaza prin apeluri de intreruperi software (instructiunea INT n). Fiecarui tip de resursa ii este alocat cite un nivel de intrerupere. In tabelul 2 sunt indicate principalele intreruperi software utilizate pentru accesul la resurse. Adresa rutinei de tratare a intreruperii este inscrisa in tabela de intreruperi a sistemului, pe pozitia corespunzatoare nivelului de intrerupere utilizat; adresa fizica se calculeaza dupa formula : 0000 : Tabelul 2
In cadrul unei rutine de intrerupere sunt implementate mai multe functii specifice unei anumite interfete (ex : initializare interfata, configurare,citire/scriere date, etc.). Codul functiei solicitate precum si alti parametri de apel se inscriu in registrele procesorului inainte de apelul rutinei. In Anexa 4 se dau semnificatiile registrelor procesorului pentru cele mai importante intreruperi software. Rutinele de intrerupere software se regasesc in portiunea BIOS (Basic Input Output System) a sistemului de operare, rezidenta in memoria EPROM a sistemului. Pentru anumite aplicatii speciale, utilizatorul poate sa inlocuiasca driverele de sistem cu driverele proprii prin inscrierea in tabela de intreruperi a adresei noii rutine de tratare a intreruperii. Se recomanda ca la terminarea aplicatiei sa se refaca adresa rutinei initiale. Aceasta este si modalitatea prin care producatorii de interfete evoluate pot sa inlocuiasca driverele originale cu drivere adaptate noilor placi (ex : drivere SVGA).
Nivelul apelurilor de sistem ofera o interfata mai evoluata de acces la resursele sistemului. Se utilizeaza entitati logice pentru modelarea resurselor (ex : fisier, canal de comunicatie, handler etc.). In acest fel se face abstractie de detaliile constructive si functionale ale interfetelor adresate. De exemplu la o interfata de disc transferul de date se face la nivel de bloc de date, fara sa se tina cont de organizarea fizica a datelor pe sectoare, piste si discuri. Adresarea se face prin nume de fisier sau prin handler (handler= structura de date utilizata pentru identificarea si lucrul cu un fisier sau canal de comunicatie). In schimb datele nu pot fi citite/scrise la nivel de sector fizic. In sistemul MS-DOS apelurile sistem sunt implementate prin intreruperea software INT 21h. Fiecare tip de functie are un identificator (un numar care la apel trebuie inscris in registrul AH) si un numar de parametri de intrare.Acesti parametri se inscriu in registrele interne ale procesorului inaintea instructiunii INT 21h. Functiile sistem acopera majoritatea resurselor hardware si software ale sistemului. Pentru aceeasi interfata pot exista mai multe tipuri de functii, cu diferite grade de abstractizare. Numarul acestor functii a crescut continuu , la fiecare noua versiune a sistemului MS-DOS. In tabelul 3 se dau citeva exemple de astfel de functii. Tabelul 3
Limbajele de nivel inalt permit accesul la resursele sistemului prin intermediul unor instructiuni de intrare/iesire (ex :Fortran) sau functii/proceduri standard de intrare/iesire (ex : C, Pascal).In limbajele orientate obiect exista biblioteci de clase standard care modeleaza interfata cu diferitele echipamente periferice. De obicei se lucreaza cu entiteti logice de tip fisier, soclu, canal de comunicatie, fereastra, etc. Numarul si tipul de operatii permise este dictat de specificul limbajului de programare (ex : la un limbaj pentru baze de date exista un numar mare de functii de cautare si regasire a datelor in fisiere). Exista si limbaje care au instructiuni (ex : Pick si Poke in Basic) sau alte constructii de program (ex : poantori in C) care permit un acces mai intim la resurse. Se recomanda insa limitarea utilizarii unor astfel de metode deoarece pot produce erori greu de detectat.
3.1. Sa se scrie un program in limbaj de asamblare care transmite un text la imprimanta, folosind instructiuni de intrare/iesire si adresele fizice ale interfetei paralele. In tabelul 4 se dau adresele porturilor si semnificatia continutului acestora Tabelul 4
3.2. Sa se scrie programe in limbaj de asamblare care acceseaza interfata video si interfata de disc prin intreruperi BIOS ; parametri de apel sunt descrisi in Anexa 4. Atentie : se va evita scrierea pe discul sistem ! ! ! 3.3 Sa se scrie un program intr-un limbaj de nivel inalt care citeste si scrie un fisier, scrie pe ecran si scrie la imprimanta.Recomandare : pentru identificarea functiilor/procedurilor de intrare/iesire se va apela la Help-ul mediilor de programare utilizate. 3.4 Sa se compare cele trei programme scrise la punctele anteriare si sa se analizeze avantajele si dezavantajele diferitelor metode de acces la resursele sistemului. Sa se evidentieze limitarile impuse de fiecare metoda.
4.1 Apreciati care este metoda adecvata de acces la resurse pentru urmatoarele tipuri de aplicatii : baze de date, prelucrari de imagini, controlul proceselor, protocoale de comunicatie, jocuri, aplicatii in retea, si altele.
Anexa 4 Intreruperi BIOS INT 10h Servicii pentru interfata video
INT 16h Servicii de tastatura
INT 13 Servicii de disc
INT 11h - Echipamente instalate - nu are parametri de intrare -in AX returneaza lista echipamentelor instalate in sistem: Bit 0 - driver de disc flexibil instalat Bit 1 - prezenta coprocesor matematic Bits 2,3 memoria RAM instalata (nu se mai foloseste) Bits 4,5- mod video la initializare 00- nimic 01- 40x25 color 10- 80x25 color 11- 80x25 alb/negru Bits 6,7- numar de unitati de disc Bit 8- prezenta DMA Bits 9,10,11 -numar de placi seriale RS232 instalate Bit 12 - placa de jocuri instalata Bit 13- imprimanta seriala atasata Bits 14,15- numar de imprimante atasate Yüklə 99,15 Kb. Dostları ilə paylaş:
|